[发明专利]多叶片振动疲劳试验方法及系统

说明书

本发明提供一种多叶片振动疲劳试验方法，输出多个输入信号的叠加信号，借此驱动振动台工作，其中，多个输入信号的频率分别与安装至振动台的多个叶片的固有频率相同；获取各个叶片的振动信号；获取振动台的台面加速度时域信号，通过时频变换和逆变换将台面加速度时域信号分解成多个激励信号；实时获取对应的振动信号与激励信号之间的相位差；调节多个输入信号的幅值，使各个叶片分别在各自目标振幅下进行振动，同时，调节多个输入信号的频率，保持各个振动信号与激励信号之间的相位差恒定。通过上述多叶片振动疲劳试验方法，可以利用单个振动台同时开展多叶片振动疲劳试验，其中，各个叶片可以在自身固有频率下共振。

技术领域

本发明涉及一种多叶片振动疲劳试验方法，还涉及一种多叶片振动疲劳试验系统。

背景技术

疲劳破坏是发动机叶片的主要失效形式之一。叶片作为航空发动机的关键零件，不论在科研还是批量生产阶段，均需通过试验的形式，对其进行疲劳考核，以获取其疲劳寿命和极限等关键参数。目前针对发动机叶片一阶固有频率的振动疲劳试验已存在成熟的标准要求，在型号研制中已大量应用。

通常，在单个叶片的固有频率下，可以采用电动振动台对其施加定频交变载荷开展疲劳试验。常见的电动振动台推力可达30KN～100KN，开展常规叶片疲劳试验所需推力在10KN左右。

发明人分析认为，每次一台振动台上只开展单件叶片振动疲劳试验，造成了振动台的推力无效做功、浪费能源。同时，需要叶片批量振动试验时，整体试验周期长、效率低、成本高。若对通过定频激励开展多叶片振动疲劳试验，则忽视了不同叶片之间固有频率差异性，无法保证每件叶片在固有频率下共振；同时，叶片在试验过程中因边界变化而发生频率偏移，这一点被忽视，造成试验精度低，结果不准确。

因此，本发明意在提供一种多叶片振动疲劳试验方法，可以利用单个振动台同时开展各个叶片在自身固有频率下共振的多叶片振动疲劳试验。

发明内容

本发明的目的是提供一种多叶片振动疲劳试验方法，可以利用单个振动台同时开展多叶片振动疲劳试验，其中，各个叶片可以在自身固有频率下共振。

本发明提供一种多叶片振动疲劳试验方法，包括：输出多个输入信号的叠加信号，借此驱动振动台工作，其中，所述多个输入信号的频率分别与安装至所述振动台的多个叶片的固有频率相同，并且，各个叶片的固有频率彼此之间相差预定程度；获取各个叶片的振动信号；获取所述振动台的台面加速度时域信号，通过时频变换和逆变换将台面加速度时域信号分解成多个激励信号，其中，所述多个激励信号与各个叶片的振动信号通过确定频率差在预定范围内来实现一一对应；实时获取对应的振动信号与激励信号之间的相位差；以各个叶片的振动信号的振动幅值为控制变量，调节所述多个输入信号的幅值，使各个叶片分别在各自目标振幅下进行振动，同时，调节所述多个输入信号的频率，保持各个振动信号与激励信号之间的相位差恒定。

在一个实施方式中，前述叶片振动疲劳试验方法还包括：当所述多个叶片中的至少一个叶片的振动信号的振动频率下降一定程度时，或者，当完成规定的试验循环数时，自动停止试验。

在一个实施方式中，各个叶片的固有频率彼此之间相差10％以上。

在一个实施方式中，通过正弦扫频来获取各个叶片的固有频率。

在一个实施方式中，所述时频变换采用快速傅里叶变换。

本发明还提供一种多叶片振动疲劳试验系统，包括振动台和控制装置，振动台安装有多个叶片，控制装置包括处理器，所述处理器配置为执行前述多叶片振动疲劳试验方法。

在一个实施方式中，前述多叶片振动疲劳试验系统还包括：多个激光位移传感器和加速度传感器，多个激光位移传感器分别对准各个叶片，用于采集各个叶片的振动信号并且向所述控制装置传送所述振动信号，加速度传感器粘贴于所述振动台，用于采集所述振动台的台面加速度时域信号并且向所述控制装置传送所述振动信号。